無刷直流電機是隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新型永磁材料的出現(xiàn)而迅速發(fā)展起來的一種新型機電一體化電機.隨著無刷直流電機在各個領域的廣泛應用,無位置傳感器控制方法的優(yōu)勢也越來越明顯,特別是"反電勢法"無刷直流電機控制方法已經(jīng)發(fā)展成為最實用的無位置傳感器控制方法.論文在介紹常用的無位置傳感器無刷直流電機控制方法的基礎上,詳細分析了"反電勢法"無刷直流電機控制原理.深入研究了三種反電勢過零檢測方法,設計了反電勢過零檢測電路,并對檢測電路移相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子位置誤差進行了分析,給出了補償方法.以變頻空調(diào)壓縮機用無刷直流電機為樣機,設計了"反電勢法"無刷直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路,詳細介紹 電路各個組成部分,同時介紹了控制系統(tǒng)中采用的軟硬件抗干擾措施.論文介紹了"反電勢法"無刷直流電機控制常用的起動方法,深入討論了"三段式"起動技術(shù),對"三段式"起動技術(shù)中轉(zhuǎn)子預定位、外同步加速和外同步到自同步的切換進行了詳細的分析,并對外同步加速過程中出現(xiàn)的超前換相和滯后換相現(xiàn)象進行了深入的研究.提出了一種新的利用反電勢過零點實現(xiàn)電機最佳換相邏輯的方法,這種方法不但可以實現(xiàn)電機調(diào)速,而且在電機起動過程中,使外同步到自同步的切換更加容易.實驗結(jié)果驗證了這種方法的正確性.
上傳時間： 2013-04-24
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直流電動機具有運動效率高和調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點,但傳統(tǒng)的直流電動機均采用電刷,以機械方法進行換向,因而存在致命弱點,再加上制造成本高及維修困難等缺點,從而限制了它的應用范圍.近年來隨著永磁材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的迅猛發(fā)展而成熟起來的永磁無刷直流電動機(Brushless Direct Current Motor-BIDCM)具有體積小、重量輕、效率高、噪音低且可靠性高的特點,因而得到了廣泛的應用.該文研究的對象是由兩套三相無刷直流電動機組成的六相無刷直流電動機,每套繞組三相對稱,兩套繞組對應相之間相差30°電角度.重點研究六相無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩特性和系統(tǒng)的可靠性.在分析無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的基礎上,闡述了三相無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動的原因,在此基礎上提出六相無刷直流電動機.分析結(jié)果表明,六相無刷直流電動機的轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)于三相無刷直流電機,并且系統(tǒng)的可靠性也較高.該文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析,建立了三相和六相無刷直流電動機的數(shù)學模型.并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相和六相無刷直流電動機的系統(tǒng)仿真模型.該系統(tǒng)仿真模型采用雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)為電流環(huán)(采用滯環(huán)調(diào)節(jié)),外環(huán)為速度環(huán)(采用PI調(diào)節(jié)).對所得的仿真結(jié)果進行分析,表明與理論分析相吻合,證明了六相無刷直流電動機仿真模型的正確性.對兩套繞組可能出現(xiàn)的故障進行仿真分析,結(jié)果表明六相無刷直流電動機具有較強的容錯能力.由此得出結(jié)論,該文提出的六相無刷直流電動機方案是可行的.由于繞組在電機的結(jié)構(gòu)中占有相當重要的位置,該文利用槽號相位表,設計了三相和六相無刷直流電動機的繞組.對槽號的分配,線圈的連接作了詳細地說明.該文還對三相和六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢進行了諧波分析,分析結(jié)果表明了六相無刷直流電動機定子繞組的磁勢高次諧波含量要少于三相無刷直流電動機.
上傳時間： 2013-07-13
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傳統(tǒng)的直流電機一直在電機驅(qū)動系統(tǒng)中占據(jù)主導地位，但由于其本身固有的機械換向器和電刷導致電機容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人們探索低噪音、高效率并且大容量的驅(qū)動電機。隨著電力電子技術(shù)和微控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而成熟起來的直流無刷電機具有體積小、重量輕、效率高、噪音低、容量大且可靠性高的特點，從而使其極有希望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流電機成為電機驅(qū)動系統(tǒng)的主流。 模糊控制器具有魯棒性好、抗干擾能力強的優(yōu)點。論文提出了基于轉(zhuǎn)速環(huán)模糊邏輯控制理論的直流無刷電機的控制系統(tǒng)設計方案，保證了伺服控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜動態(tài)特性，因而滿足更多應用場合的需要。 論文具體包括以下幾個部分工作： 首先，從電機本體和控制角度出發(fā)，闡述了直流無刷電機在實際應用中需要解決的關(guān)鍵性問題：電磁轉(zhuǎn)矩脈動。詳細分析了電磁轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的各種原因，特別是分析了相電流換向所產(chǎn)生的紋波轉(zhuǎn)矩脈動。 其次，本文對無刷直流電動機的工作原理進行了詳盡的分析，建立了三相無刷直流電動機的數(shù)學模型。并利用MATLAB/SIMULINK軟件建立了三相無刷直流電動機的控制系統(tǒng)仿真模型。仿真模型采樣的是電機控制系統(tǒng)中常用的雙環(huán)系統(tǒng)(轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)控制)。為了提高系統(tǒng)的靜動態(tài)特性，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用模糊PI調(diào)節(jié)器，電流內(nèi)環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子位置通過直流無刷電機感應電勢檢測，仿真結(jié)果表明了該仿真模型控制系統(tǒng)與理論分析完全吻合，從而證明了模型的有效性。 然后，初步設計了伺服系統(tǒng)的實驗圖。以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407數(shù)字信號處理器(DSP)作為整個控制電路的核心芯片，一臺40w的直流無刷電機作為被控對象，完成了伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制。 最后，對未來的工作給予了展望，并對全文的內(nèi)容進行了總結(jié)。
標簽： DSP 直流無刷電機 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文對超聲波電機驅(qū)動控制系統(tǒng)進行了研究。全文主要內(nèi)容如下：系統(tǒng)介紹了超聲波電機的特點、研究歷史和主要應用，概述了超聲波電機驅(qū)動控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀。在介紹壓電陶瓷逆壓電效應與壓電振子諧振特性的基礎上，闡述了超聲波電機的運行機理及調(diào)速原理。介紹了環(huán)狀行波型超聲波電機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。研制了基于DSP的超聲波電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，為超聲波電機控制技術(shù)的研究提供了一個通用實驗平臺。通過光電編碼器檢測超聲波電機的速度，研制了利用速度反饋來進行頻率調(diào)整的頻率跟蹤控制器，實現(xiàn)了采用頻率P調(diào)節(jié)的超聲波電機速度穩(wěn)定性控制。實現(xiàn)了大外徑(80mm)環(huán)狀行波型超聲波電機的高精度位置檢測。研制了基于DSP的超聲波電機位置控制系統(tǒng)，完成了采用相位差P控制方案進行精密定位控制的實驗研究。
上傳時間： 2013-05-21
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開發(fā)和研制無鐵心永磁電機是當前電機領域的一項重要課題，無鐵心永磁電機可以解決傳統(tǒng)有鐵心電機存在的重量重、損耗高、振動噪聲大等問題。開發(fā)無鐵心永磁電機需要準確計算電機的參數(shù)和性能，而實現(xiàn)這一任務的重要前提是獲得正確的磁場分布。無鐵心永磁電機氣隙外沒有鐵磁材料，其自身的結(jié)構(gòu)特點決定了無鐵心永磁電機的氣隙磁場屬于三維開域磁場，開域磁場工程問題的計算是近年來計算電磁學的研究熱點之一。 本文的研究內(nèi)容是國家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計劃項目“新型稀土永磁電機設計與集成技術(shù)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對無鐵心永磁電機的實際工程問題，計算方法的選擇力求既能保證一定的計算精度，又能節(jié)約計算機內(nèi)存和CPU時間。根據(jù)對各種開域電磁場計算方法的分析比較，本文將漸近邊界條件法和有限元法結(jié)合解決無鐵心永磁電機三維開域磁場計算問題。 本文主要由以下幾部分組成： 第一部分為無鐵心永磁電機三維開域磁場計算方法的研究。首先提出了基于標量磁位的漸近邊界條件，建立了球形邊界的標量磁位漸近邊界條件數(shù)學模型。為了盡可能減少節(jié)點的數(shù)量，結(jié)合無鐵心永磁電機的具體結(jié)構(gòu)，推導了適合于盒形截斷邊界和圓柱形截斷邊界上簡便易行的一階和二階標量漸近邊界條件算子，該算子具有簡單、有限元實施容易的特點。其次研究并建立了標量漸近邊界條件與有限元法結(jié)合的三維開域靜磁場的數(shù)學模型，并提出具體的實施方法，推導出相應的離散方程。通過對具有解析解的長方永磁體三維開域磁場的實例計算，驗證了方法和所編程序的正確性，并將漸近邊界條件法與截斷法在計算精度和人工外邊界距離方面做了比較。結(jié)果表明：在相同人工外邊界情況下，漸近邊界條件與截斷邊界條件相比，計算精度明顯提高，二階漸近邊界條件明顯優(yōu)于一階漸近邊界條件。與截斷法相比，漸近邊界條件法更節(jié)約計算機內(nèi)存和CPU時間，比較好地處理了計算量與計算精度之間的矛盾。 第二部分針對Halbach陣列內(nèi)轉(zhuǎn)子無鐵心永磁電機三維開域磁場問題進行深入研究。利用漸近邊界條件法，定量地計算了在定轉(zhuǎn)子均無鐵心的情況下電機內(nèi)部及周圍磁場的大小，總結(jié)出了Halbach陣列無鐵心永磁電機磁場的空間分布規(guī)律。 第三部分針對不同拓撲結(jié)構(gòu)的Halbach磁體陣列電機磁場問題進行對比研究。通過大量的計算，探討了Halbach陣列永磁電機在轉(zhuǎn)子無鐵心情況下影響氣隙磁密的各種因素，分析了不同Halbach磁體軸向長度對端部漏磁的影響規(guī)律，給出了無鐵心永磁電機漏磁系數(shù)、電樞計算長度等主要設計參數(shù)隨電機結(jié)構(gòu)尺寸的變化規(guī)律。 第四部分針對具有試驗數(shù)據(jù)的三種結(jié)構(gòu)的無鐵心永磁電機樣機進行了計算和分析，計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)吻合，從而驗證了漸近邊界條件法處理三維開域磁場問題的有效性和實用性。
上傳時間： 2013-06-22
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直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機去掉了風力發(fā)電系統(tǒng)中常見的齒輪箱，讓風力機直接拖動電機轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)在低速狀態(tài)，這就沒有了齒輪箱所帶來的噪聲、故障率高和維護成本大等問題，提高了運行可靠性。它不同于電勵磁的凸極同步發(fā)電機，而是采用高磁能積的永磁材料作為磁極，就省去了勵磁繞組產(chǎn)生的損耗，使得電機的結(jié)構(gòu)變得簡單，效率也隨之提高。 直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機運行轉(zhuǎn)速低，一般定子外徑都比較大。為了電機的運輸方便和良好的冷卻效果，本文選擇內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步發(fā)電機作為設計類型。首先提出了電機設計的目標，即在滿足電機設計要求的基礎上提高運行的可靠性和降低成本。然后根據(jù)等效磁路法編制了電磁計算程序，據(jù)此進行了電機的初始設計。然后使用有限元的方法分析了電機在各種運行狀態(tài)下的性能，最后設計了電機的通風系統(tǒng)并進行了通風計算。
上傳時間： 2013-07-06
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本課題來源于國家863計劃《高速高效防爆稀土永磁同步電機研究》項目的部分研究內(nèi)容。為了進一步提高稀土永磁同步電動機的效率，本論文主要采用有限元分析與實驗相結(jié)合的方法，重點針對稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的諧波轉(zhuǎn)子銅耗、瞬態(tài)起動過程以及空載諧波磁場進行了深入研究。 論文利用有限元電磁場仿真軟件MagNet，對油田抽油用22kW稀土永磁同步電動機進行了詳細的電磁場仿真計算，首次，對諧波磁場引起的稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的轉(zhuǎn)子銅耗進行了深入分析。通過對22kW電機的間接法和直接法效率實驗，分離出諧波引起的雜散損耗，并與仿真計算結(jié)果進行對比分析，證明了：實際稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時是存在轉(zhuǎn)子銅耗的，這也是和傳統(tǒng)稀土永磁同步電動機理論不同的地方。研究成果《稀土永磁同步電動機穩(wěn)態(tài)運行時的轉(zhuǎn)子銅耗分析》發(fā)表在核心期刊《微特電機》2006年第9期上。 論文采用有限元MagNet對抽油用22kW稀土永磁同步電動機進行了起動過程的仿真研究，并利用先進的動態(tài)示波記錄儀DL750對22kW電機進行了空載起動過程的實驗。實驗結(jié)果表明有限元電磁仿真計算結(jié)果是準確的，也為稀土永磁同步電動機的優(yōu)化設計提供了參考依據(jù)。研究成果《基于有限元的稀土永磁同步電動機起動過程仿真研究》發(fā)表在核心期刊《微特電機》2007年第1期上。 論文應用有限元電磁場軟件MagNet對作者設計的370W稀土永磁同步電動機的空載氣隙磁場進行了仿真分析，得到空載諧波磁場的波形畸變率是6.23﹪；為了驗證有限元分析結(jié)果的正確性，專門設計了兩臺370W稀土永磁同步電動機對拖實驗，利用WT3000電力分析儀分析出：實際空載氣隙磁場波形的畸變率是3.26﹪；通過實驗結(jié)果和仿真結(jié)果的對比分析，發(fā)現(xiàn)實際電機的轉(zhuǎn)子鼠籠條對電機空載諧波磁場有很好的抑止作用。初步的研究成果《稀土永磁同步電動機空載氣隙磁場的諧波分析研究》于2006年12月投到核心期刊《微特電機》上。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著采煤自動化技術(shù)的發(fā)展，對煤礦井下供電系統(tǒng)可靠性、安全性和連續(xù)性的要求越來越高的要求，因此對礦用隔爆型高壓開關(guān)智能綜合保護系統(tǒng)的研究具有重要的理論和應用價值。隨著微機保護的發(fā)展，一些新的保護原理和方案，受到越來越多的關(guān)注，并逐步得到實際應用。然而這些新方法在改善保護性能的同時也對微機保護裝置的計算精度、速度和尋址空間等提出了更高的要求，因而也對構(gòu)成微機保護裝置的硬件平臺提出了更高的要求。針對以上問題本文提出了一種新的微機保護設計方案，設計了一種基于DSP 和單片機雙CPU 結(jié)構(gòu)的微機保護系統(tǒng)，并應用于高壓開關(guān)裝置當中DSP 作為主CPU 芯片主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和保護等功能，8051 作為從CPU 主要完成鍵盤處理、液晶顯示處理和通訊等人機對話功能。此雙核結(jié)構(gòu)具有并行工作，分工明確的優(yōu)點，既保證了繼電保護的速動性，選擇性、靈敏性和可靠性，又實現(xiàn)了實施測量的高精度。 本文首先根據(jù)礦井高壓電網(wǎng)的實際情況，從理論上分析了礦井高壓電網(wǎng)常見故障的電氣特征，并參照相關(guān)標準制定了相應的保護原理和動作指標，尤其是針對礦井供電系統(tǒng)中普遍采用中性點不接地的情況，采用了“基于零序功率方向型”的選擇性漏電保護原理。然后分析了交流采樣、直流采樣方法的優(yōu)缺點，確定了高壓防爆開關(guān)保護系統(tǒng)的采樣方式。 保護系統(tǒng)的硬件是實現(xiàn)保護原理的平臺，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響到保護功能的實現(xiàn)。本微機保護系統(tǒng)是基于DSP 和單片機的雙CPU 微機線路綜合保護測控裝置，DSP 的采用大大提高了保護裝置的數(shù)據(jù)處理速度，雙CPU 結(jié)構(gòu)大大提高了裝置的可靠性。另外，該裝置不僅可以完成繼電保護功能，而且緊隨當前電力系統(tǒng)自動化發(fā)展的需要，還可以完成測量、控制、數(shù)據(jù)通訊的功能，亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通訊一體化。
標簽： 隔爆型 保護系統(tǒng) 高壓開關(guān)
上傳時間： 2013-05-17
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由于干式變壓器的優(yōu)良性能以及在特種場合下對干式變壓器的應用需求，當前我國干式變壓器市場空間廣闊，競爭激烈。但是目前國內(nèi)許多干式變壓器生產(chǎn)廠家仍然停留在手工設計計算階段，設計的效率低、周期長、人工成本高。干式變壓器原材料的上漲，也加大了廠家的制作成本。以研究、開發(fā)實用性干式變壓器CAD系統(tǒng)為目的，本文對該集成軟件的系統(tǒng)分析及相應的實現(xiàn)技術(shù)進行了詳細的研究。 首先，在總結(jié)干式變壓器手工設計方法的基礎上，借鑒變壓器的通用優(yōu)化設計模型，結(jié)合干式變壓器的特點，建立了干式變壓器的優(yōu)化設計模型。以鐵芯直徑、窗高、內(nèi)線圈匝數(shù)、外線圈電流密度、內(nèi)線圈電流密度為變量，采用改進遺傳算法對其進行干式變壓器單機優(yōu)化設計。該算法將模擬退火思想引入到遺傳算法的選擇機制中，解決了傳統(tǒng)遺傳算法過早收斂的問題。其與傳統(tǒng)遺傳算法優(yōu)化結(jié)果對比表明：新的算法收斂性較好，優(yōu)化效果較明顯，算法是成功的。并根據(jù)Appelbaum序貫分解法的基本思想，通過“共同變量”和“非共同變量”將系列中兼容的各規(guī)格變壓器聯(lián)系起來，得到系列變壓器優(yōu)化設計的統(tǒng)一數(shù)學模型，然后使用改進后的遺傳算法對中小型干式變壓器中套用同一個機座的系列優(yōu)化問題進行了探討，并在此基礎上建立了干式變壓器系列優(yōu)化的軟件優(yōu)化設計流程。 其次，在軟件設計方面選用C++程序設計語言，采用Visual Basic進行界面編寫，且運用ActiveX技術(shù)實現(xiàn)了VB與AutoCAD軟件的連接。該設計不但能夠?qū)Ω墒阶儔浩鬟M行優(yōu)化設計，并且添加了CAD制圖功能。本文對數(shù)據(jù)庫支撐的干式變壓器CAD系統(tǒng)進行了系統(tǒng)設計和研究，詳細探討了該集成軟件的實現(xiàn)技術(shù)。 最后，在各項性能指標都滿足國家標準要求的情況下，以SC9-50/10型號和SCB9-1250/10型號的干式變壓器為例進行單機優(yōu)化，變壓器有效成本分別降低了2.83﹪和1.79﹪；以系列號SC9-50/10四個規(guī)格變壓器為例進行系列優(yōu)化，分別按照不同的權(quán)重來進行系列優(yōu)化設計，優(yōu)化方案1時，總成本下降了3.26﹪；優(yōu)化方案2時，總成本下降了3.1﹪。可見，達到了預期效果，干式變壓器成本有效降低。
上傳時間： 2013-07-23
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風機的耗電量占全國總發(fā)電量的40﹪左右，是全國耗電最大的工業(yè)裝備，而且運行效率比國外低10﹪～30﹪。因此在風機(及水泵)上實行節(jié)能、節(jié)電、降耗是一個緊迫的任務，對緩解我國電能的供需矛盾、推進我國現(xiàn)代化建設、縮小我國和發(fā)達國家的差距具有非常現(xiàn)實和深遠的意義。 小型風機(1～10千瓦)特點是：單臺的耗電量很小，但是數(shù)量巨大，因此降低這些小型風機的耗電量同樣具有十分深遠的經(jīng)濟意義。但在這一領域的節(jié)能研究一直未能得到充分重視。 本論文提出一種用于驅(qū)動小功率風機的永磁無刷直流電機，通過調(diào)速調(diào)節(jié)風量從而達到節(jié)能的目的。永磁無刷直流電機是近年隨著電力電子技術(shù)和永磁材料的進步而迅速發(fā)展起來的一種新型電機。它用一套電子換向裝置代替了有刷直流電動機的機械換向裝置，即克服了有刷直流電動機機械換向帶來的一系列缺點，又具備直流電動機運行效率高、無勵磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多特點，因此在各個領域中得到了廣泛應用。 本論文從永磁材料、磁體結(jié)構(gòu)、充磁方式、繞組分布、極弧系數(shù)等方面分析了風機外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機的設計要求，給出永磁無刷直流電機結(jié)構(gòu)、原理及一般設計要求；根據(jù)風機電機的驅(qū)動要求，設計制造外轉(zhuǎn)子風機用鐵氧體永磁無刷直流電機樣機；針對風機用電機驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)速及各種保護要求，基于降低成本的原則，設計制造永磁無刷直流電機的驅(qū)動系統(tǒng)。這一設計為基于專用集成芯片的小功率無刷直流電機的調(diào)速控制系統(tǒng)，并進行了試制、調(diào)試及試驗。實驗表明了系統(tǒng)具有簡單和優(yōu)越的控制性能，適于小功率無刷直流電機的控制。 樣機實測數(shù)據(jù)表明外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機用于驅(qū)動小功率風機具有良好的性能、較低的成本，具有進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)勢。
標簽： 無刷直流電機 驅(qū)動系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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